电动提模工艺计算书

'概况：电动提模工艺是利用一组电动减速机作为竖向提升动力，支撑于逐节安装的筒壁滑道模板上，带动操作架及操作平台向上移升。模板系统设置为：三层模板交替向上倒置施工，利用对拉螺栓控制壁厚，利用挂在中心点的长卷尺、配合线坠量测控制半径，模板可以是普通定型钢模组合或特制大模板组合，组合原则均要考虑烟囱坡度、半径变化引起的模板上下口弧线长度变化和弧度变化。本设计考虑每提升1层模板高度，筒壁钢筋混凝土与内衬砌体同步施工。内衬砌筑不具备条件时，可先施工钢筋混凝土筒壁，再施工内衬砌体。假设某烟囱高240米，±0.00米标高处外直径25.2米，坡度5%，壁厚700mm，设计有钢筋混凝土筒壁及耐火砖内衬，采用电动提模工艺进行施工。电动提模构造设置：以辐射梁为骨架的平台、提升、操作架等。参数计算：2.1荷载取值：结构自重暂时按20根辐射梁、参考滑模设计图纸取值平台自重（辐射梁9.6t、平台钢圈4.5t、铺板11.5t、平台设备2t等）27.6t内衬吊盘自重11.4t垂直运输系统（井架1.3t、中心钢圈2.2t，支撑等4.6t）8.1t操作架19t、减速机4t,吊架5.9t28.9t模板侧压力5KN/m2平台施工活荷载合计:（q1=1.0KN/㎡适用竖向支撑）q1*πr2=43.5t（q2=1.5KN/㎡适用于辐射梁验算，合计为65.1t）2台吊笼同时重载刹车附加力K*Q=3*（2+1）*2=18t2.2根据《液压滑动模板施工技术规范》GBJ113-87第4.1.4条规定进行验算筒壁荷载组合:（27.6+11.4+8.1+28.9）*1.2+0.85*1.4*43.5+18=151.245t取为1512450N验算平台荷载组合：（27.6+11.4+8.1+5.9）*1.2+0.85*1.4*65.1+18=159.1t取为1590700N2.3穿墙杆数量计算穿墙杆端部采用φ45*9厚壁无缝钢管套头，用来抵抗设备自重及施工荷载形成的竖向剪切力。砼筒壁预埋PVC套管，按照工艺设计，筒壁承受压力的为目前钢筋操作层以下的第二节砼，凝固时间超过24小时，砼强度假定取f=3.0N/mm2，钢管套头抗剪面积A=（22.52-13.52）*3.14=1017.4，剪切力[τ]=125N/mm2，穿墙杆数量n=F总/A/[τ]=1512450/1017.4/125=11.9根，实际取40根。筒壁砼局部承压验算：FL=F/n=1512450/40=37811,ALn=45*150=6750mm2βc=1.0,βL=,fc=f=3.0N/mm2FL=37811＜1.35*βc*βL*fc*ALn=1.35*1.0**3*6750=47350N满足需要。2.4电动减速机选用：根据有关参考书、杂志和厂家提供的减速机说明书参数，选用X系列、立式、带电机的同心减速机，即XLD系列比较适合。当提升速度约为0.25米/分钟时，则单个减速电机功率W=F总/n*v=1512450/20*0.25/60=315.1N.m/s=0.315Kw,实际选2.2Kw、1500转/分、减速比为1/59的减速机，负荷额定扭矩1000N.m。2.5提升螺栓副选用：螺栓副又名大螺杆，采用梯形螺纹（丝），如下图： 2.5.1螺纹耐磨性设计（螺杆、螺母分别为钢、青铜材质）单个操作架承力F=F总/n=1512450/20=75622.5螺纹中径d2≥0.8=0.8*=37mm实际为48螺母高度H=φ*d2=2*48=96，φ取2，螺距P=8㎜=s旋合圈数n=H/P=96/8=12基本牙型高度H1=0.5P=0.5*8=4工作压强P=F/（π*d2*H1*n）=75622.5/（3.14*48*4*12）=10.5≤PP=18（查表螺杆、螺母为钢、铜配合，得PP=18）满足要求选用常用螺纹中径d2=48时，d3=43，D4=532.5.2螺纹自锁条件螺纹升角λ=arctg（s/π/d2）=arctg（8/3.14/48）=3.04≤ρρ=arctg[f/cos（α/2）]=arctg[0.1/cos（30/2）]=5.91钢、铜配合摩擦因素f=0.1，螺纹常用夹角α=302.5.3螺杆强度当量应力σ=60.7≤σPσP=σs/4=294/4=74满足要求转动扭矩M=0.5*d2*F*tg（λ+ρ）=0.5*48*75622.5*tg（3.04+5.91）=285835.45N.㎜=286N.m2.5.4螺纹强度螺纹牙根部宽度b=0.65P=0.65*8=5.2mm,螺杆：剪切强度τ=F/（π*d3*b*n）=75622.5/（3.14*43*5.2*12）=8.98≤τp=0.6*σP=0.6*74=44.4弯曲强度σb=3*F*H1/π/d3/b/n=3*75622.5*4/（3.14*43*5.2*12）=20.7≤σbp=1*σP=1*74=74螺母：剪切强度τ=F/（π*D4*b*n）=75622.5/（3.14*53*5.2*12）=7.28≤30弯曲强度σ=3*F*H1/（π*D4*b*n）=3*75622.5*4/（3.14*53*5.2*12）=16.8≤402.5.5螺杆稳定性:临界荷载Fc=π3Ed34/64/（μι）2=3.143*E*434/64/（0.7*2200）2=144640N＞2000N2.6螺杆安装的销钉抗剪验算：（右图）抗剪面积A=M/d3/fV=285835.45/43/130=51㎜2其中抗剪强度fV=130N/㎜2。实际选用M16销钉，A=157㎜2＞46㎜2，满足要求2.7操作平台辐射梁验算：（下图）M1M2q2.7.1平台面施工荷载q1=1.5KN/㎡，折成线荷载q2=q1×S÷n÷L=1500×3.14×（12.82-1.52）÷20÷11.3*1.4*0.85=4007.92N/m结构自重折合Q=276000/20/11.3*1.2=1465.2N/m，R=1512450/20=75622.5N悬拉杆作用点取距离支撑点La=1.5米，全长L取11.3米， 利用力矩平衡求得NV=[RL-（Q+q2）×L2/2]/L=[75622.5*11.3-（1465.2+4007.92）×11.32/2]/11.3=44699.37，q=Q+q2=5473.12NP=NV×9.8/5=87610.8，N=（NV2+NP2）1/2=98355，辐射梁跨内最大弯矩Mmax=q/2Lx-q/2x2+M1*（L-x）/（L-1.5），M1=NV*9.8*1.5/11.3=44699.37*9.8*1.5/11.3=58149弯矩图中跨内最大弯矩点的斜率为0，则0=q/2*L-qx-M1/（L-1.5）求得x=4.57，则Mmax=5473.12/2*11.3*4.57-5473.12/2*4.572+58149/9.8*6.73=124099NmW=M÷f=124099*1000/215=577204㎜3，实际选HN350*175*6*9，其W=649000㎜3＞577204㎜3。压弯梁内应力验算：σ=NP/A+Mmax/W/γ=87610.8/5319+124099*1000/649000/1.05=198.6≤f=215满足要求2.7.2悬拉索选材：N=98355，若选普通钢筋，则A=N/f=98355/215=457.5㎜2d=2*=24.1mm，不合适选用钢丝绳，f=1400，则A=N/f=98355/1400=70，d=9.5，选d=17.5卡档螺栓A=0.5N/[τ]=0.5*98355/125=393.42㎜2，d=2*=22.4实选M36连接板A=N/f=98355/215=457.5，选12厚板、80宽度，2块。2.7.3中心鼓圈a.上钢圈压力环单位长度作用压力Q=20NP/（3.14*D）=20*87610.8/3.14/3000=186N/mm，惯性矩I=Q*R3/3/E=186*15003/3/（2.1*105）=996429mm4采用自制焊接[25，肢厚12，I=36,960,000＞996,429满足要求b.下钢圈拉力环单位长度作用拉力Q=20NP/（3.14*D）=20*87610.8/3.14/3000=186N/mm，钢圈拉力T=Q*R=186*3000/2=279000（N）A=T/f=279000/215=1298，选用1根[16，A=2515＞1298满足要求。下钢圈接头所需螺栓计算：A=T/fv=279000/130=2146mm2选取M20螺栓，Ae=244.8，n=2146/244.8=8.8，实际用12个。c.上下钢圈间的支撑连杆：该构件为受压件，合计竖向力NV=44699.37*20则A=NV/f=44699.37*20/215=4158mm2选择2L75*50*6长肢组合，间距6mm，S=1452，n=A/S=4158/1452=2.8，实际取n=20稳定性验算：上下钢圈间高5000范围内，间隔1000设置箍圈，采用螺栓连接，查表2L75*50*6的回转半径ix=0.32*75=24，iy=0.20*106=21.2mm相对Y轴的长细比较大，为1000/21.2=47，查表稳定系数为0.924，实际压应力σ=NV/（φ*S）=44699.4/（0.924*1452）=33.3＜f=215满足要求连接螺栓剪切验算：A=NV/fV=44699.4/130=344，选用M16螺栓，Ae=156.7,n=344/156.7=2.2，实际用4M16螺栓。2.7.4辐射梁整体稳定性以平台弧形钢圈为辐射梁的跨中侧向支撑点，间距L=1000，按照“不需要计算整体稳定性的简支梁的最大L/b值＜16”要求，b=175 L/b=1000/175=5.7＜16，不需要验算。2.8滑道模板局部验算：2.8.1滑道腹板剪切力：V=1512450/20/2=37811.25（N），b=8mm，剪切高度w取56，τ=V/（b*w）=37811.25/（8*56）=84.4＜fv=1252.8.2模板底板孔剪切力：V=1512450/20/2=37811.25（N），b=16+4=20mm，剪切高度w取48，τ=V/（b*w）=37811.3/（20*45）=42＜fv=1252.8.3滑道插销剪切力：V=37811.25（N），b=12mm*2，h=80，τ=V/（b*h）=37811.25/（24*80）=20＜fv=1252.9提升架、操作架受力牛腿验算：2.9.1加劲肋剪切力：V=1512450/20/4=18905.6（N），b=10mm，h=200mmτ=V/（b*h）=18905.6/（10*200）=9.5＜fv=1252.9.2横梁[10剪切力：V=37811.25（N），b=5.3mm*4，h=100mm，τ=V/（b*h）=37811.25/（5.3*100）=71＜fv=1252.9.3横梁2[10受弯：横梁虽然为2端固定，按照2端简支计算的弯矩值相对较大，更趋于安全，M中=P*L/4=75622.5*554/4=10473716.25，W=79400,σ=M中/W=10473716.25/79400=132＜f=215，满足要求。2.10操作架主立杆验算：由于操作架兼有提升架滑道的作用，二者的相互运动使得操作架主立杆约束点间自由高度较大，达到4000，不便按照有缀板、相互协同作业的情况进行简化，因此，按照独立受压杆件计算（顶部滚轮产生的弯矩暂不考虑）。2端焊接应该为固定端形式，计算长度L如果按照简支形式比较偏于安全，因此计算长度L取0.7L0=0.7*4000=2800，暂按照轴心受压计算面积A=N/f=（1512450/20/2）/215（N）=176mm2截面形式按照轨道要求和受压平衡原则，选用H型钢。查有关技术数据，初步选用HW125*125*6.5*9，A=30.31cm2=3031mm2，其Ix=847cm4，Iy=294cm4，Wx=136cm3，Wy=47cm3，ix=5.29cm，iy=3.11cm长细比=2800/min（ix，iy）=2800/31.1=90，查表得φ=0.714压应力=N/（φ*A）=37811.25/（0.714*3031）=17.5＜f=215满足要求2.11提升架主立杆弯曲验算：竖向荷载弯矩M=2*F*L1=2*75622.5*0.221=33425.1，其作用点接近立杆中部。抵抗力作用点分布于2端，因此，杆件的最大内弯矩M1=1/2M=16712.6,W=M/f=16712.6*1000/215=77733mm3选HW125*125*6.5*9,W=136000mm3＞77733mm3,满足要求。2.12其他验算：2.10.1吊笼钢丝绳及导向轮a按照设计规范,吊笼钢丝绳荷载Q=K*G=3*（2+1）=9t，单根钢丝绳受力时，A=Q/f=90000/1400=64.3mm2，实际选6*19股A=108b导向轮轴剪切：A=Q/fv/2=90000/125/2=360mm2，r==10.7，实选r=24。c导向轮固定焊缝：A=Q/f/2=90000/215/2=210mm2，实选10*200焊缝，钢板2块，A=4000mm2。2.10.2工具式导轮锚固钢筋：A=2Q/f=2*90000/315=571mm2，构造柱6Φ14，A=923。实际选3组。2.10.3普通模板对拉螺栓验算：模板高度1500mm，Pm=42.5KN/m2，在a=0.60m，b=0.85m时，根据有关规范、手册查表，对拉螺栓需要拉力20400N， 选用M16螺栓，拉力24500N。3施工工艺组装图（附图）参考资料：建筑结构荷载规范钢结构设计规范GB500017-2003滑模制作图纸液压滑模施工技术规范GBJ113-87液压滑模施工安全技术规程《简明施工计算手册》（江正荣、朱国梁编著，中国建筑出版社）《钢结构》（梁启智、王仕统、林道勤，华南理工大学出版社）《机械设计手册》（机械传动单行本,成大先主编,化学工业出版社）《建筑钢结构施工手册》'